Номер 18, страница 18, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 17. Давление жидкостей и газов. Закон Паскаля - номер 18, страница 18.

Условие.

18. Как изменяется давление газа при увеличении температуры?

Решение.

Изменение давления газа при увеличении температуры зависит от условий, в которых находится газ. Если объем газа и его количество (масса) остаются постоянными, то при увеличении температуры давление газа возрастает. Этому есть два объяснения: с точки зрения молекулярно-кинетической теории и с точки зрения термодинамических законов.

Объяснение с точки зрения молекулярно-кинетической теории

Температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул. Давление газа на стенки сосуда создается ударами этих молекул. При увеличении температуры средняя кинетическая энергия молекул газа возрастает, что приводит к увеличению средней скорости их движения. В результате молекулы начинают ударяться о стенки сосуда чаще и с большей силой (импульсом). Оба этих фактора — увеличение частоты и силы ударов — приводят к увеличению давления, которое газ оказывает на стенки сосуда.

Объяснение с точки зрения термодинамики

Для идеального газа связь между давлением, объемом и температурой описывается уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона):

$PV = nRT$

где $\text{P}$ — давление, $\text{V}$ — объем, $\text{n}$ — количество вещества, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ — абсолютная температура.

Если процесс нагревания происходит при постоянном объеме ($V = \text{const}$) и неизменном количестве газа ($n = \text{const}$), то такой процесс называется изохорным. Для этого случая из уравнения состояния следует, что давление прямо пропорционально абсолютной температуре. Эта зависимость известна как закон Шарля:

$\frac{P}{T} = \text{const}$ или $\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}$

Из этой формулы видно, что при увеличении абсолютной температуры ($\text{T}$) для сохранения равенства должно пропорционально увеличиваться и давление ($\text{P}$).

Ответ: При увеличении температуры давление газа увеличивается, при условии, что его объем и количество вещества остаются постоянными.